本发明涉及煤矿瓦斯治理技术领域，特别是指一种微生物驱替瓦斯试验装置及试验方法。
背景技术：
瓦斯是造成煤矿事故的主要因素之一。在治理瓦斯技术上，除了传统瓦斯抽采之外，还可以利用微生物对瓦斯进行降解和驱替。目前微生物驱替瓦斯装置和试验方法还不完善，不能很直观和精确地实现微生物驱替瓦斯的试验和效果，进而影响试验结果。
技术实现要素：
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种微生物驱替瓦斯试验装置及试验方法，解决了现有技术中微生物驱替试验结构复杂、步骤繁琐、试验精度低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种微生物驱替瓦斯试验装置，包括注液管路和注气管路，注液管路包括放置在煤层钻孔中的钢管，钢管中设有注液管和回液管，注液管通过注液泵与用于盛放甲烷氧化菌菌液的液体罐相连通，回液管与回收罐相连接；注气管路包括设置在钢管外壁上的橡胶气囊，橡胶气囊通过注气管与注气泵相连接，注气管上设有第一压力表，钢管、注液管和回液管均伸出橡胶气囊。
所述注液管上设有溢流阀和第二压力表，回液管上设有截止阀，注气管上设有减压阀。
所述橡胶气囊为密封橡胶气囊，密封橡胶气囊的外表面设有软硅胶层，软硅胶层的表面均匀设有凸起。
所述橡胶气囊的硬度为40~60邵氏硬度，凸起的硬度为20~30邵氏硬度。
所述钢管上设有四个等间距设置的橡胶气囊，注气管依次通过四个橡胶气囊且与橡胶气囊密封连接，注气管位于橡胶气囊的部分设有出气孔。
所述钢管内壁上设有用于固定注液管的上卡环和用于固定回液管的下卡环。
一种微生物驱替瓦斯的试样方法，步骤一：在煤层壁上进行垂直打孔，形成一个煤层钻孔和三个观察孔，煤层钻孔和观察孔位于同于直线上；
步骤二：将带有橡胶气囊的钢管插进步骤一中的煤层钻孔中；同时将注液管和回液管安装在钢管中；
步骤三：启动注气泵，通过注气泵经注气管给橡胶气囊注气，使橡胶气囊与煤层钻孔密封接触，注气结束后关闭减压阀；
步骤四：启动注液泵，将液体罐中的甲烷氧化菌菌液经注液管注入到煤层钻孔中，压力达到预定值后，关闭溢流阀；
步骤五：注液完成并稳定后，然后打开回液管上的截止阀，使反应后的甲烷氧化菌菌液经回液管流回回收罐中，然后对回收罐中的甲烷氧化菌菌液进行取样，取样后进行甲烷氧化菌活性检验。
本发明利用甲烷氧化菌将甲烷降解为二氧化碳的原理，通过向煤层钻孔中注入甲烷氧化菌菌液，菌液注入到煤体后，主要有降解瓦斯和驱替的作用，瓦斯降解后主要成分为二氧化碳，可以通过检测二氧化碳浓度和回流出来的甲烷氧化菌的活性来考察微生物驱替瓦斯的效果。整个过程操作简单，安全系数高，便于直观和精确的观察微生物驱替瓦斯的试验结果。本发明实验装置结构简单，设计巧妙，采用多段橡胶气囊，对菌液压力起了缓冲作用，同时可利用橡胶气囊间的漏液进行裂隙封堵，并在橡胶气囊外部布置一层表面凸出的软硅胶，有效封堵了甲烷氧化菌菌液，提高试验的精度，具有较高的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明试验装置整体结构示意图。
图2为本发明试验装置钢管内部结构示意图。
图3为本发明实施例3中煤层钻孔与观察孔布置位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，实施例1，一种微生物驱替瓦斯试验装置，包括注液管路和注气管路，注液管路包括用于放置在煤层钻孔10中的钢管1，钢管1中设有注液管2和回液管3，钢管1对注液管2和回液管3起到支撑作用。注液管2通过注液泵4与用于盛放甲烷氧化菌菌液的液体罐5相连通，启动注液泵，注液泵将液体罐5中的甲烷氧化菌菌液经注液管注入到事先设置好的煤层钻孔中。回液管3与回收罐6相连接，甲烷氧化菌菌液在煤层钻孔中稳定一端时间后（即降解甲烷的过程），经回液管流入到回收罐中，用于检测其甲烷氧化菌的活性（检测co2的浓度）。注气管路包括设置在钢管1外壁上的橡胶气囊7，橡胶气囊7通过注气管8与注气泵20相连接，注气泵通过注气管向橡胶气囊中充气，使橡胶气囊撑起后的直径与煤层钻孔的直径相配合，起到缓冲煤层压力和用于封堵煤层裂隙的作用，注气管8上设有第一压力表9，用于观察和控制橡胶气囊中气压大小，钢管1、注液管2和回液管3均伸出橡胶气囊7，便于菌液的注入和回流。
进一步，注液管2上设有溢流阀11和第二压力表12，回液管3上设有截止阀13，注气管8上设有减压阀14。
一种微生物驱替瓦斯的试样方法，甲烷氧化菌降解瓦斯后，主要气体产物为co2，因此可根据co2浓度对甲烷氧化菌驱替瓦斯效果进行考察。甲烷氧化菌降解ch4过程为
实施例2，一种微生物驱替瓦斯试验装置，所述橡胶气囊7为密封橡胶气囊，密封橡胶气囊的外表面设有软硅胶层15，软硅胶层15的表面均匀设有凸起16。所述橡胶气囊7的硬度为40邵氏硬度、45邵氏硬度、55邵氏硬度、60邵氏硬度中的一种，由于橡胶气囊硬度不能太小，且较为平滑，不能完全封堵煤壁裂隙，凸起16的硬度为20邵氏硬度、24邵氏硬度、27邵氏硬度、30邵氏硬度中的一种，为了更好地起到封堵菌液的作用。所述钢管1上设有四个等间距设置的橡胶气囊7，单个橡胶气囊的长度为500mm，注气管8依次通过四个橡胶气囊7且与橡胶气囊7密封连接，注气管8位于橡胶气囊7的部分设有出气孔17，注气管中的气体经出气孔分别进入橡胶气囊中，起到同时充气的作用；采用多段橡胶气囊的目的是为了更有效封堵菌液，多段橡胶气囊一方面可起到缓冲压力的作用，另一方面流入橡胶气囊之间菌液也可以起到封堵裂隙的作用。把带有橡胶气囊的钢管输送到钻孔后，通过注气泵经注气管给橡胶气囊注气，通过在每个橡胶气囊预留的出气孔，可以给每个橡胶气囊注气，注意第一压力表变化，注气结束后关闭减压阀。钢管1内壁上设有用于固定注液管2的上卡环18和用于固定回液管3的下卡环19。注气结束后开始注入菌液，甲烷氧化菌菌液利用注液泵经注液管把甲烷氧化菌注入到钻孔内，在注液过程中，通过第二压力表时刻关注压力表3变化，同时在管路上装溢流阀起到稳压作用。经过一段时间后，甲烷氧化菌活性需要进行检验。缓慢打开截止阀，菌液经回液管流入事先准备的回收罐内，取样后进行甲烷氧化菌活性检验。
其他结构与实施例1相同。
实施例3，一种微生物驱替瓦斯试验装置，所述橡胶气囊7的硬度为50邵氏硬度，凸起16的硬度为25邵氏硬度。垂直煤壁进行钻孔施工如图3所示，1#孔为煤层钻孔，2#、3#、4#孔为观察孔，分别距1#孔0.5m、1m、1.5m。通过1#孔注入甲烷氧化菌菌液后，观察2#、3#、4#孔co2浓度的变化，具体分为两种情况：（1）当观察孔内的初始co2浓度为0的时候，经微生物驱替瓦斯试验后，观测到有co2产生，此时认为起到了驱替瓦斯效果，记录试验时间和观察孔距煤层钻孔的距离，即为一定时间的有效钻孔间距；（2）当观察孔内的初始co2浓度不为0的时候，记录初始co2浓度。经微生物驱替瓦斯试验后，观测到co2浓度与初始co2浓度相比大于10%时，认为起到了试验效果，记录试验时间和观察孔距煤层钻孔的距离，即为一定时间的有效钻孔间距。
其他结构与方法与实施例2相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。